Сверхмассивные черные дыры — космические титаны с массой, в 100 000 - миллиарды раз превышающей массу Солнца, — одни из самых грозных явлений во Вселенной. Эти небесные гиганты могут поглощать целые звезды и испускать потоки мощного излучения, видимого на огромных космических расстояниях.
Однако в недавнем исследовании ученые наблюдали нечто совершенно беспрецедентное: пара сверхмассивных черных дыр пожирает огромное газовое облако, которое не похоже ни на одну из небесных «трапез», когда-либо виденных учеными.
Это открытие, ставшее возможным благодаря любопытному сигналу излучения, позволяет по-новому взглянуть на поведение этих космических гигантов и их взаимоотношения с галактиками, которые они населяют.
«Свет, излучаемый системой, демонстрирует колебания, повторяющиеся каждые 60-90 дней, и это первый случай, когда подобные колебания наблюдаются в активном галактическом ядре», — рассказала Лорена Эрнандес-Гарсия, астрофизик из Института астрофизики тысячелетия и Университета Вальпараисо в Чили и ведущий автор нового исследования, посвященного этим прожорливым черным дырам. «Эта картина наблюдается в рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах, что делает эту систему уникальной».
Изучение загадочного сигнала
Сигнал, получивший обозначение AT 2021hdr, был впервые обнаружен в марте 2021 года с помощью мощного наземного оптического прибора Zwicky Transient Facility. Он исходил из галактики, известной как 2MASX J21240027+3409114, расположенной примерно в 1 миллиарде световых лет от нас, в северном созвездии Лебедь. Сначала ученые предположили, что сигнал может быть связан с более привычными явлениями, такими как сверхновая или приливное разрушение, когда черная дыра разрывает звезду на части.
Однако сигнал демонстрировал весьма необычную модель колебаний яркости, не наблюдаемую в подобных случаях. Эта интригующая аномалия побудила исследовательскую группу изучить сигнал более тщательно.
«Мы наблюдали за тем, как свет системы меняется со временем, в течение более четырех лет, используя многоволновые приборы», — пояснил Эрнандес-Гарсия.
«Исследование включает в себя наблюдения с помощью спутника Swift (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи), Zwicky Transient Facility (оптические), Very Long Baseline Array (радио), а также оптических телескопов в Испании, Мексике и Индии». Эти наблюдения, охватывающие широкий диапазон длин волн, подтвердили сделанный ранее вывод о незнакомом происхождении сигнала.
Например, его рентгеновское излучение было слишком интенсивным, чтобы его можно было объяснить любыми традиционными кандидатами, которые рассматривала команда. Не найдя сопоставимых сигналов, на которые можно было бы ориентироваться, исследователи обратились к теоретическим моделям, чтобы разгадать эту загадку. Они предположили, что излучение было вызвано парой сверхмассивных черных дыр, поглощающих массивное облако галактического газа — сценарий, который ранее изучался с помощью компьютерного моделирования. Основываясь на моделировании взаимодействия черных дыр друг с другом и с газовым облаком, команда обнаружила, что изученный ими сигнал хорошо согласуется с предсказаниями компьютерной модели — если пара сверхмассивных черных дыр и газовое облако обладают особыми свойствами.
«После детального сравнения с теоретическими моделями мы пришли к выводу, что свет, излучаемый системой, можно объяснить взаимодействием двойной сверхмассивной черной дыры с газовым облаком, примерно эквивалентным по массе Солнцу», — сказал Эрнандес-Гарсия.
«В этом сценарии две черные дыры будут разделены 0,8 миллипарсека (примерно один световой день), будут обращаться друг к другу примерно каждые 130 дней, их общая масса составит около 40 миллионов солнечных масс, а слияние ожидается примерно через 70 000 лет». Будущие направления и перспективы Хотя сигнал AT 2021hdr вполне укладывается в рамки гипотезы команды, для подтверждения выводов потребуются дополнительные наблюдения за подобными системами. Будущие данные помогут уточнить модели поведения сверхмассивных черных дыр при потреблении галактического газа.
«Нам необходимо подтвердить предложенный нами сценарий, поэтому нам нужно собрать новые данные и провести моделирование с их использованием, чтобы проверить нашу гипотезу», — сказал Эрнандес-Гарсия. Если открытие подтвердится, оно может изменить подход астрономов к изучению сверхмассивных черных дыр, предложив новый метод исследования их эволюции и роли в формировании галактик. Эти массивные объекты тесно связаны с галактиками-хозяевами, и изучение их особенностей питания может дать новое представление о развитии галактик.
«Поиск бинарных сверхмассивных черных дыр — сложная задача, но с теоретической точки зрения предполагается, что они должны присутствовать во многих галактических центрах», — пояснил Эрнандес-Гарсия. «Тот факт, что мы не можем распознать эти две черные дыры с помощью имеющихся инструментов, означает, что нам нужно найти альтернативные методы их обнаружения с помощью других методов. Обнаружение других подобных объектов позволит нам изучить, как галактики сливаются и эволюционируют со временем».
Оценили 15 человек
21 кармы